[发明专利]除气和冷却两用的装卸锁定组合装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及组合装置和使用组合装置的过程，特别涉及在各种不同的硅晶片镀敷敷层的过程中所使用的几种组合装置。本发明，即一种能在一个室内形成真空的同时，同步除去装有晶片的该室的水蒸汽的组合装置，特别对，但不只限于对缩短镀敷过程和提高组合装置的晶片生产量有用。

背景技术

为了更充分理解本发明组合装置，对真空沉积过程的科学原理作一初步介绍是有益的。一般来说，如两电极和其间的气体处于小于1/10000大气压的极低气压下，气体的阻抗会被击穿，两电极之间生成电流。这在现有技术中称为“辉光放电”。

重要的是，在辉光放电过程中，离子化气体原子受负极(阴极)的吸引而与其碰撞，同时自由电子受正极(阳极)的吸引而向正极移动。由于电子质量相对于原子可忽略不计，因此在碰撞过程中电子对阳极的影响不大。但是，离子化气体原子的质量占据大部分原子质量，对阴极材料的影响很大。因此，当离子化气体原子碰撞阴极时，碰撞力造成阴极材料的发射。这一现象称为溅射或阴极中的材料被辉光放电过程中发生的离子轰击除去。

从阴极溅射的材料喷涂在周围表面上。如以一定方式设计溅射装置，均匀、高质量的溅射材料涂层可沉积在一基片上。溅射材料沉积、形成这一涂层的过程常常称为真空沉积过程。

在半导体工业中，该真空沉积过程用来喷敷硅晶片，用真空沉积过程喷敷硅晶片的某些装置在半导体工业中称为组合装置。但是，为实现真空过程，必须在一能保持高真空状态、以确保镀膜纯度的组合装置中处理硅晶片。除了真空问题，还必须除去晶片上的所有水蒸汽分子，以防止组合装置中的真空处理受到污染，因为水蒸汽是影响到晶片成品质量的一种有害的处理环节。最后，经多种真空处理输出的晶片处于高热状态，因此要在组合装置中冷却晶片，以减小氧化或腐蚀的可能性。

组合装置一般由一个接受晶片的装卸锁定(loadlock)室和多个处理晶片的真空处理室构成。在现有的组合装置中，晶片装在一个25片晶片的盒模件中输入该装卸锁定室中。一般来说，把整个晶片盒模件放在装卸锁定室中，然后用泵把该装卸锁定室(与该盒模件一起)抽成高真空。这一过程得花费很长时间。如能尽可能减小装卸锁定真空室体积，且所确立的真空状态只是足以在组合装置内进一步处理晶片的“低”真空，就可缩短装卸锁定室形成真空所需时间。因此可提高组合装置的效率。

现有组合装置一般有对晶片脱气或除去挟带在晶片上的水蒸汽分子的专用脱气室。在现有技术中，盒模件一旦处于“低”到中真空状态(10^-2-10^-3托，其中，760托＝1Atm＝大气压)下，就把晶片逐个放在专用脱气室中逐个脱气，然后进行若干真空过程。专用脱气室通常位于现有组合装置的高真空主体中。需要有一种能在低真空状态下在装卸锁定室中对晶片进行脱气的组合装置，从而在组合装置的高真空主体中无需专用处理位置。

脱除的水蒸汽由深冷泵从组合装置的高真空主体排出。深冷泵一般由在金属板阵列上保持极低温度的制冷部件构成。该阵列与该室和室中的水蒸汽分子连通，水分子碰撞金属板后冻结在其上。这些深冷泵价格高昂、维修困难。因此需要有一种组合装置，其每一脱气室无需都配一台专用深冷泵。省略专用深冷泵的一种方法是在晶片处于装卸锁定室中低真空下时除去晶片上的水蒸汽分子。这将减少组合装置中接近高真空本体处的残留水蒸汽量。如能做到这一点，就可提高真空质量和真空处理质量。此外，组合装置所需深冷泵数量可减少，从而组合装置的维修要求可降低，组合装置的整体可靠性会提高。

在现有技术中，盒模件中的所有晶片一旦脱气，晶片被逐个放置在多个真空处理室中进行多种真空处理。在这些处理完成后，晶片可在一个专用室中冷却。晶片随后被放回盒模件中，然后从该盒中取出另一晶片开始上述各过程。当该盒中的所有晶片完成处理后，从装卸锁定室中取出整个盒模件。

但是，在上述结构下，第一晶片经处理后的冷却时间比最后晶片长。相反，待处理的最后晶片在进行真空处理前在真空下的“干燥”时间长。这可使每次一片从盒模件取出装入组合装置中进行处理的晶片的可计量处理质量发生偏差。这在现有技术中称为“第一晶片效应”。因此需要有一种具有装卸锁定室的组合装置，它能在处理晶片时同时进行脱气和冷却，使得每一晶片在每一处理步骤中所耗用的时间标准化，从而提高晶片成品质量的一致性。